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1、220kV电网输电线路继电保护与自动装置的设计摘 要电力在现代生产生活中是必不可少的，没有电能社会生活和生产不能正常进行。鉴于电能对社会发展的重要作用，维护电能显得格外重要，继电保护则是电力系统能否正常工作的关键所在。继电保护可以保证电力系统的正常运转，也可以迅速排除故障部分，保证无故障部分迅速恢复工作；不仅确保了社会生活和经济的正常运转，还可以维护人们生命财产的安全。本设计对220kV电网进行了继电保护和自动装置整定计算，包括对电气主接线设计及主要电气设备的选择、系统运行方式的制定和变压器中性接地点的选择系统、最大负荷的潮流分布继电保护装置的整定计算及校验,根据本电网的特点和运行要求，在满足
2、继电保护“四性”要求的前提下，求得最佳方案，分别配置了零序、距离、高频以及横差保护，最后对全套保护进行了评价。关键词：继电保护；220kV；整定计算Design Of Relay Protection And Automatic Device For 220kV Transmission LineABSTRACTElectric power is essential in modern production and life. Without electric energy, social life and production can not be carried out normally.
3、 In view of the important role of electric energy in social development, the maintenance of electric energy is particularly important, and relay protection is the key to the normal operation of the power system. Relay protection can ensure the normal operation of the power system, can also quickly r
4、emove the fault part, and ensure the rapid recovery of the fault free part; not only ensure the normal operation of social life and economy, but also maintain the safety of peoples lives and properties. In this design, the setting calculation of relay protection and automatic device for 220kV power
5、grid is carried out, including the design of main electrical connection, the selection of main electrical equipment, the formulation of system operation mode, the selection of neutral grounding point of transformer, the setting calculation and verification of the maximum load current distribution re
6、lay protection device, According to the characteristics and operation requirements of the power grid, on the premise of meeting the requirements of four characteristics of relay protection, the best scheme is obtained, and zero sequence, distance, high frequency and transverse differential protectio
7、n are respectively configured. Finally, the full set of protection is evaluated.III目 录一、绪论11.1 课题来源及意义11.2 继电保护的现状11.3 本文主要内容1二、输电线路继电保护原理32.1 基本要求32.2 基本工作原理52.3 220kV线路保护52.4 输电线路继电保护配置原理52.5 输电线路参数的计算7三、短路电流计算及其电气设备选择103.1 短路电流计算103.1.1画等值网络图103.1.2短路点的选择123.1.3短路电流计算结果153.2 设备选择及其校验153.2.1断路器的选择
8、计算153.2.2隔离开关的选择计算163.2.3电流互感器的选择计算17四、输电线路继电保护整定计算194.1 220kV输电线路相间保护整定计算194.1.1 距离保护的基本概念194.1.2距离保护的整定194.1.3 距离保护的评价及应用范围204.2 220KV输电线路零序保护整定计算214.2.1 零序电流保护的特点214.2.2 接地短路计算的运行方式选择214.2.3 最大分支系数的运行方式和短路点位置的选择214.2.4 220KV输电线路零序继电保护的整定计算224.2.5 零序电流保护的评价及使用范围23五、自动重合闸285.1 自动重合闸的作用285.2 自动重合闸的分
9、类285.3 自动重合闸动作时间整定应考虑问题295.4 双侧电源线路三相跳闸后的重合闸检查条件305.5 综合重合闸的主要元件315.6 综合重合闸整定计算算例315.7 重合闸的参数列表32结论33致谢35参考文献36III38一、绪论1.1 课题来源及意义继电保护系统是电力系统的重要组成部分，它对保证系统安全运行起着非常重要的作用。继电保护整定计算作为继电保护系统的一个重要环节，在充分发挥继电保护装置的作用，使继电保护装置在电力系统发生故障或处于异常运行状态时能够有选择的、可靠的、快速的、灵敏的地做出反映，因此继电保护装置是电网及其电气设备安全运行的可靠保证。电力系统继电保护的设计与配置
10、是否合理直接影响到电力系统的安全运行。如果设计或配置不当，保护将不能正确动作，从而会扩大事故停电范围，有时可能还会造成人身和设备安全事故。因此合理的选择保护方式和准确的整定计算，对保证电力系统有非常重要的意义。1.2 继电保护的现状20世纪70年代以前继电保护整定工作主要是人工整定，整定计算主要依靠手工并辅助专用的计算工具完成这一阶段的整定计算方法存在计算量大、计算时间长的不足，无法满足生产的需要。80年代后，出现了专门进行继电保护整定计算的整定软件，但由于计算机技术等条件的限制，基于DOS操作系统的整定软件不仅缺乏友好的人机交互界面操作使用不方便，而且计算规模受限制，在复杂问题的处理方面还有
11、许多不足。90年代后，计算机技术蓬勃发展，硬件价格迅速下降，软件开发技术不断进步，同时电网的发展也很迅速，由此出现了很多科研院所积极开发整定计算软件，各电网用户也积极支持整定软件开发的局面。尤其是近几年，整定计算软件的发展很快，出现了百花齐放的局面。1.3 本文主要内容本次毕业设计的主要内容是220kV线路继电保护整定计算与自动装置的设计。首先，全面了解220kV输电线路的运行特点，继电保护装置的工作原理以及220kV输电线路的继电保护原理，220kV输电线路对继电保护的要求以及对电力系统安全、稳定、经济运行所起的作用。随后按照继电保护原理对220kV输电线路的保护进行了分析设计，并在此基础上
12、完成220kV输电线路的电气设备选取。最后，根据所给定的系统图、原始数据，建立序网，选定故障点进行短路电流计算，设计保护方案的配置，选择系统运行方式及变压器中性点接地方式，根据不同保护之间地配合完成分支系数计算。最后，完成相间距离保护、接地距离保护整定计算并进行灵敏度校验，完成纵联差动的配置及与保护的配合设计，完成自动重合闸装置与保护的配合设计。二、输电线路继电保护原理2.1 基本要求对动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性，即保护四性。1.选择性：选择性是指电力系统发生故障时，应由距故障点最近的保护装置动作，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范
13、围尽量缩小， 以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。图2.1 保护选择性说明图例如：当d1短路时，保护1、2动其他跳1DL、2DL，有选择性；当d2短路时，保护5、6动其他跳5DL、6DL，有选择性；当d3短路时，保护7、8动其他跳7DL、8DL，有选择性；若保护7拒动或7DL拒动，保护5动作其他跳5DL，有选择性；若保护7和7DL正确动作于跳闸，保护5动作跳5DL，则越级跳闸，没有选择性。小结：选择性就是故障点在区内就动作，区外不动作。当主保护未动作时，由近后备或远后备切除故障，使停电面积最小。因远后备保护比较完善（对保护装置DL、二次回路和直流电源等故障所引起的拒绝动作均起后备作用）且
14、实现简单、经济，应优先采用。2.速动性：快速地切除故障可以提高电力系统并联运行的稳定性，减少用户在电压降低情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。因此，在发生故障时，应力求保护装置能迅速动作切除故障。故障切除的总时间等于保护装置和短路器动作时间之和。一般的快速保护的动作时间为0.020.04s，最快的可达0.010.02s；一般的断路器的动作时间为0.060.15s，最快的可达0.020.04s。3.灵敏性：指在规定的保护范围内，对故障情况的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应在区内故障时，不论短路点的位置与短路的类型如何，都能灵敏地正确地反应出来。通常，灵敏性用灵敏系数来衡量，并表示为
15、K1m。对反应于数值上升而动作的过量保护（如电流保护）（2.1）对反应于数值下降而动作的欠量保护（如低电压保护）（2.2）其中故障参数的最小、最大计算值是根据实际可能的最不利运行方式、故障类型和短路点来计算的。在规程中，对各类保护的灵敏系数的要求都做了具体规定。4.可靠性：保护装置的可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应拒绝动作，而在任何其他该保护装置不应该动作时的情况下，则不应该误动作。继电保护的误动作和拒绝动作都会给电力系统造成严重危害。然而，提高不误动的安全性措施与提高不拒动的信赖性措施往往是矛盾的。由于不同的电力系统结构不同，电力元件在电力系统中的位置不
16、同，误动和拒动的危害不同，因而提高保护的安全性和依赖性的侧重点在不同的情况下有所不同。例如，220kV及以上电压的超高压电网，由于电网联系比较密切，联络线较多，系统备用容量较多，如果保护误动作，使某条线路、某台发电机或变压器误切除，给整个电力系统造成直接经济损失较小。但如果保护装置拒绝动作，将会造成电力元件的破坏或者引起系统稳定的破坏，造成大面积停电事故。在这种情况下一般应该更强调保护不拒动的信赖性，目前要求每回220kV及以上的电网都装设两套工作原理不同、工作回路完全独立的快速保护，采取各自独立跳闸的方式，提高不拒动的信赖性。2.2 基本工作原理对于电流增大故障采用过电流保护；对于电压降低采
17、用低电压保护；对于电流电压间的相位角发生变化时采用方向保护；对于测量阻抗发生变化采用阻抗保护；对于元件流入电流与流出的关系发生变化时采用电流差动保护；对于出现负序和零序分量的采用序分量保护。2.3 220kV线路保护1.220KV电网作为主要的输电网络，其线路联系密切，如果故障切除慢会影响到系统的稳定。因此220KV线路保护应按“加强主保护、简化后被保护”的基本原则配置和整定。2.220KV线路的后备保护采用近后备方式，两套全线速动保护可以互为近后备保护。3.一般情况下，220KV线路应装设两套全线速动保护，在旁路断路器代线路断路器运行时，至少应保留一套全线速动保护运行。4.具有全线速动保护的
18、线路，其主保护的整组动作时间应为：对近端故障：20ms;对远端故障: 30ms(不包括通道传输时间)。2.4 输电线路继电保护配置原理220kV线路的保护可按以下原则配置。对于单侧电源单回路线路，可装设三相多段式电流电压保护作为相间短路的保护。但若不能满足灵敏度要求，则应装设多段式距离保护。对于接地短路，宜装设带方向性元件或不带方向性元件的多段式零序电流保护，对某些线路，若装设带方向性接地距离保护可以明显改善整个电力系统接地保护性能时，可装设接地距离保护，并辅之以多段式零序电流保护。对于双电源单回路线路，可装设多段式距离保护，若不能满足灵敏度和速动性要求时，则应加装高频保护作为主保护，把多段式
19、距离保护作为后备保护。在正常运行方式下，若保护安装处短路且无时限电流速断保护装置能够动作时，可装设此种保护作为辅助保护。根据规程规定和系统的具体情况，选择220kV线路保护时作了如下考虑：由于本系统允许切除故障的时间为0.ls，为保证系统运行稳定，当220kV输电线路任何地点发生短路故障时，继电保护切除故障线路的时间都必须小于0.ls，因而，凡是不能在0.ls内切除全线路故障的保护装置都不宜作为主保护。基于这种考虑，对双电源供电的单回路线路和环网内的线路，宜采用高频保护作为主保护。具体而言，环网内的线路AB、AE、BE，双电源供电线路的CD线、DE线、EF线、FG线、GH线均采用高频保护作为主
20、保护。后备保护采用距离保护作为相间短路保护，零序电流保护作为接地短路保护，对单侧电源的辐射线路HI线可按线路-变压器组考虑，从而可以采用较简单的保护，因此.对线路扣可选用距离保护作为相间短路保护，零序电流保护作为接地短路保护。纵联保护概述，在高压输电线路上，为了保证电力系统运行的稳定性，需要配置全线速动保护，即要求继电保护无时限（小于100ms）地切除线路上任一点发生的各种类型故障。全线速动保护一般指的是纵联保护。纵联保护从原理上即可以区分内外故障，而不需要保护整定值的配合，因此又称纵联保护具有“绝对选择性”。同时应该注意纵联保护不反应于本线路以外的故障，不能用于相邻元件后备保护；由于采用双侧
21、测量原理，纵联保护必须两侧同时投入，不能单侧工作。纵联方向保护原理：图2.2 纵联保护原理示意图纵联保护通道的组成1.引导线 导引线通道就是用二次电缆将线路两侧保护的电流回路联系起来，主要问题是引导线通道长度与输电线路相当，敷设困难；通道发生断线、短路时会导致保护误动，运行中检测、维护通道困难；导引线较长时电流互感器二次阻抗过大导致误差增大。2.载波通道 载波通道是利用电力线路、结合加工设备、收发信机构成的一种有线通信通道，以载波通道构成的线路纵联保护也称为高频保护。图2.3 高频保护原理图2.5 输电线路参数的计算 (1) 输电线路参数计算公式线路零序阻抗为: （2.3）负序阻抗为:（2.4
22、）线路阻抗有名值的计算：正、负序阻抗: （2.5）零序阻抗:（2.6）线路阻抗标幺值的计算：正、负序阻抗:（2.7）零序阻抗:（2.8）式中： 每公里线路正序电阻值/KM; 每公里线路正序电抗值/KM; 线路长度 KM; 基准容量 1000 MVA; 基准电压 230 KV. (2) 现有一条输电线路（AB段）有名值： 标幺值： 经过查找资料，选取，计算结果如表2.1所示：表2.1 线路参数计算结果线路名称型号长度/Km正、负序阻抗（标幺值）正、负序阻抗（有名值）零序阻抗（标幺值）零序阻抗（有名值）(AB段）LGJQ-400800.119+j0.616.28+j320.357+j1.81518
23、.84+j96(BC段）LGJQ-2*240230.034+j0.1391.806+j7.360.102+j0.4175.418+j22.08(AC段）LGJQ-300500.074+j0.3783.925+j200.222+j1.13411.775+j60(AD段）LGJQ-4001000.148+j0.757.85+j400.444+j2.26823.55+j120(DE段）LGJQ-2*300790.117+j0.4786.202+j25.280.351+j1.43418.606+j75.84(EF段）LGJQ-2*240510.076+j0.3094.004+j16.320.228+j
24、0.92712.012+j48.96(FG段）LGJQ-2*3001200.178+j0.7269.42+j38.40.534+j2.17828.26+j115.2三、短路电流计算及其电气设备选择本文以220kV电气主接线图为例进行短路电流计算和电气设备选择校验。如图3.1为220kV变电站主接线图。图3.1 220kV电气主接线图3.1 短路电流计算3.1.1画等值网络图根据网络中的参数及其变压器的基本参数画等值网络图，如图3.2所示。图3.2 等值网络图变压器电抗：（3.1）线路电抗：（3.2）选取基准值：（3.3）架空线路电抗（3.4）（3.5）变压器各绕组阻抗电压百分数分别为：（3.6
25、）（3.7）（3.8）变压器各绕组电抗标幺值为：（3.9）（3.10）（3.11）3.1.2短路点的选择应在三个电压电平的母线上选择三个短路计算点d1，d2，d3。（1）d1点短路如图3.3为d1短路点时的等效电路图。图3.3 d1短路点时的等效电路图当220kV母线短路时，基准电流为：（3.12）短路电流为:（3.13）稳态短路电流有名值为：（3.14）冲击电流为：（3.15）短路全电流最大有效值为：（3.16）短路容量：（3.17）（2）d2点短路如图4-3为d2短路点时的等效电路图。图3.4 d2短路点时的等效电路图当35kV母线短路时，基准电流为：（3.18）短路电流为:（3.19）稳
26、态短路电流有名值为：（3.20）冲击电流为：（3.21）短路全电流最大有效值为：（3.22）短路容量：（3.23）（3）d3点短路如图4-4为d3短路点时的等效电路图。图3.5 d3短路点时的等效电路图当110kV母线短路时，基准电流为：（3.24）短路电流为:（3.25）稳态短路电流有名值为：（3.26）冲击电流为：（3.27）短路全电流最大有效值为：（3.28）短路容量：（3.29）3.1.3短路电流计算结果短路计算结果如表3.1所示。表3.1短路计算结果短路点基准电压短路电流短路电流有名值（kA）冲击电流（kA）短路全电流（kA）短路容量（MVA）d122037.739.825.6415
27、.333773d2355.228.6122.5213.46522d31103.371.754.582.743373.2 设备选择及其校验3.2.1断路器的选择计算1)额定电压： 2)额定电流： (3.30)3)按开断电流选择： (kA)4)短路开断电流： (kA)根据以上数据可以初步选择SW6-220户外高压型少油断路器，其参数为：最高工作电压126kV，额定电流1250A，额定开断电流40.81kA，短路开断电流61kA，动稳定电流峰值61kA，4s热稳定电流40.8kA，固有分闸时间0.04s，合闸时间0.2，全开断时间0.07s；5)检验热稳定取后备保护为5s(s) (3.31)因为，故
28、不考虑非周期分量，查周期分量等值时间表得s(s) (3.32) (3.33) (3.34)即满足要求。由以上计算表明选择户外SW6-220型少油断路器能满足要求，由上述计算可列出户外SW6-220少油断路器数据如表3.2所示。表3.2 SW6-220户外高压型少油断路器数据设备项目SW6-110产品数据计算数据额定电压kV220220额定电流A1250173动稳定电流kA6125.64热稳定电流kA40.819.8热效应6558.566220.933.2.2隔离开关的选择计算1)额定电压： 2)额定电流： (3.35)根据以上计算数据可以初步选择户外GW4-220型隔离开关，其参数如下：额定电
29、压110kV，最高工作电压126kV，额定电流600A，动稳定电流60kA，4s热稳定电流有效值25kA。3)检验热稳定：与110kV侧断路器相同(s) (3.36) (3.37)即满足要求。4)检验动稳定： (kA) 满足要求。由以上计算表明选择GW4-110型户外隔离开关能满足要求，由上述计算可列出GW4-110型户外隔离开关数据如表3.3所示。表3.3 GW4-220型户外隔离开关数据设备项目GW4-110产品数据计算数据额定电压kV220220额定电流A600173动稳定电流kA6025.64热效应2500419.693.2.3电流互感器的选择计算1)额定电压： 2)额定电流： (3.
30、38)根据以上计算数据，可初步选择LB7- 220型电流互感器，其参数为额定电流比：，准确次级0.5，二次负荷阻抗为2，1s热稳定倍数为35，动稳定倍数75。检验热稳定： (3.39)即满足要求。检验动稳定： (kA) 满足要求。故选择LB7-220型电流互感器能满足要求,由计算可列出LB7-110型电流互感器数据如表3.4。表3.4 LB7-220型电流互感器数据设备项目LB7-110产品数据计算数据额定电压kV220220额定电流A1200173动稳定电流kA87.7825.64热效应1764419.69四、输电线路继电保护整定计算4.1 220kV输电线路相间保护整定计算4.1.1 距离
31、保护的基本概念对一个被保护元件，在其一端装设的保护，如能测量出故障点至保护安装处的距离并于保护范围对应的距离比较，即可判断出故障点位置从而决定其行为。这种方式显然不受运行方式和接线的影响，这样构成的保护就是距离保护。距离保护的基本特性和特点距离保护是以反映从故障点到保护安装处之间阻抗大小（距离大小）的阻抗继电器为主要元件（测量元件），动作时间具有阶梯性的相间保护装置。距离保护可以应用在任何结构复杂、运行方式多变的电力系统中，能有选择性的、较快的切除相间故障。在电网结构复杂，运行方式多变，采用一般的电流、电压保护不能满足运行要求时，则应考虑采用距离保护装置。4.1.2距离保护的整定1.相间距离保
32、护第段的整定，整定原理图如图4.1所示。（1）相间距离保护第段的整定值：，为工段可靠系数，一般取0.80.85。（2）相间距离保护第段的灵敏度用保护范围表示，即为被保护线路全长的85%。（3）相间距离保护第段的动作时间 图4.1 整定原理图2相间距离保护II段的整定（1）P1的段整定阻抗为（4.1）（2） 相间距离保护第段的灵敏度校验：（4.2）（3） 相间距离保护第段的动作时间为：（4.3）3、相间距离保护III段的整定（1）躲过被保护线路的最小负荷阻抗：最小负荷阻抗计算：（4.4）当采用方向阻抗元件时，整定阻抗为：（4.5）（2）相间距离保护第段灵敏度校验：当作近后备时：（4.6）当作远后
33、备时：（4.7）（4） 相间距离保护第段动作时间为：（4.8）4.1.3 距离保护的评价及应用范围根据距离保护的工作原理，它可以在多电源复杂网络中保证有选择性地动作。其它各段受系统运行方式变化的影响也较小，同时保护范围也可以不受短路种类的影响，因而保护范围比较稳定，且动作时限也比较固定而较短。虽然距离保护仍存在一些缺点，但是，由于它在任何形式的网络均能保证有选择性的动作。因此，广泛地以内功用在35KV及以上电压的电网中。对于不要求全线速动保护的高压线路，距离保护则可作为线路的主保护。4.2 220KV输电线路零序保护整定计算4.2.1 零序电流保护的特点中性点直接接地系统中发生接地短路，将产生
34、很大的零序电流分量，另一方面，零序电流保护仍有电流保护的某些弱点，即它受电力系统运行方式变化的影响较大，灵敏度将因此降低；特别是在短距离的线路上以及复杂的环网中，由于速动段的保护范围太小，甚至没有保护范围，致使零序电流保护各段的性能严重恶化，使保护动作时间很长，灵敏度很低。4.2.2 接地短路计算的运行方式选择计算零序电流大小和分布的运行方式选择，是零序电流保护整定计算的第一步。选择运行方式就是考虑零序电流保护所能适应的发电机、变压器以及线路变化大小的问题。总的原则，不论发电厂或是变电所，首先是按变压器设备的绝缘要求来确定中性点是否接地；其次是以保持对该母线的零序电抗在运行中变化最小为出发点来
35、考虑。当变压器台数较多时，也可采取几台变压器组合的方法，使零序电抗变化最小。4.2.3 最大分支系数的运行方式和短路点位置的选择1. 辐射形电网中线路保护的分之系数与短路的位置无关。2.环状电网中线路的分支系数随短路点的移远而逐渐减小。但实际上整定需要最大分支系数，故还是选择开环运行方式。3. 环外线路对环内线路的分支系数也与短路点有关，随着短路点的移远，分支系数逐渐增大，可以增加到很大，但具体整定并不是选一个最大值，而应按实际整定配合点的分支系数计算。4.2.4 220KV输电线路零序继电保护的整定计算1.开本线路末端接地短路的最大零序电流整定，即：（4.9）：可靠系数，一般取1.21.3（
36、2）灵敏度的校验：保护15%处短路时流过保护的最小零序电流值应大于整定值即最小保护范围要求不小于本保护线长度的15%，零序整定图如图4.2所示。（3）整定的动作延时为0 S。图4.2 零序整定图2、零序电流保护段的整定1）整定值：与相邻下一线路的零序第段配合：（4.10）2）灵敏度的校验：按被保护线路末端接地故障时流过保护的最小3倍零序电流来校验，即3）动作时间：1.0 S3、1QF零序电流保护段的整定1）躲过下一级线路末端短路时可能出现的最大不平衡电流，即 式中： 非周期分量系数，取1； 电流互感器的同型系数，取0.5； 电流互感器的10%误差，取0.1； 本级线路末端三相短路的最大短路电流
37、。 2）灵敏度校验：当作近后备保护时：当作远后备保护时：3）动作时间：1.5S4.2.5 零序电流保护的评价及使用范围接地电流系统中，采用零序电流保护和零序方向电流保护与采用三相完全星形接线的电流保护和方向电流保护来防御接地短路相比较，前者具有较突出的优点：灵敏度高，延时小在保护安装处正向出口短路时，零序功率方向元件没有电压死区，而相间短路保护功率方向元件有电压死区。当系统发生如振荡、短时过负荷等不正常运行情况时，零序电流保护不误动作。在电网变压器中性点接地的数目和位置不变的条件下，当系统运行方式变化时，零序电流变化较小。采用了零序电流保护后，相间短路的电流保护就可以采用两相星形接线方式，并可
38、和零序电流保护合用一组电流互感器，又能满足技术要求，而且接线也简单。4.3 220kV输电线路高频保护的整定计算原则系统中发生故障时，高频保护将某种电量（简称判别量）转换为高频电波，再借助于通常传给对侧，然后，线路每一侧按照对侧与本侧判别量之间的关系来判断区内或区外故障。由于选取的判别量不同，判别量的传送方式和采用通道的情况不同，出现了各种型号的高频保护装置。目前广泛采用的高频保护按其工作原理的不同可以分为两大类，即方向高频保护和相差高频保护。方向高频保护的原理是比较被保护线路两端的功率方向；相差高频保护的原理是比较两端电流的相位，本系统采用方向高频保护。高频保护要以两侧判别量之间的关系来判断
39、故障的性质，因此，线路两侧的高频保护相当于一个整体，必须同时运行。为了使保护具有良好的动作特性，要求线路两侧电流互感器的变比和型号相同，两侧保护的型号相同，保护装置的整定值也相同。高频负序功率方向保护的原理框图如图5-3所示。它的主要组成元件有两个，一个是起动元件，它在外部故障时起动发读机；另一个是方向元件，它在正向适中时准备好跳闸回路。起动元件采用反向（方向由线路指向母线）负序功率方向继电器KA-，方向元件采用正向（方向由母线指向线路）负序功率方向继电器KA+，为提高保护的可靠性，加装了负序电流元件I2，在内部故障时，KA不动作，外部故障时，近故障侧的KA-动作，发出高频信号闭锁两侧表保护，
40、使之不跳闸。这种保护的结构比较简单，需进行整定计算的动作参数主要有起动元件KA-，方向元件KA+和负序电流元件I2三者的动作值，其整定办法如下所述。图4.3高频闭锁负序功率方向保护原理框图正向负序功率元件KA+的整定采用相敏负序功率元件时，正向负序功率元件的整定可简化为按负序电流进行计算。其整定值按下述两条件确定并选其中较大者。 保证被保护线路末端故障时有足够的灵敏度（4.11）式中，为被保护线路末端短路时，流经本侧的最小负序电源； 躲开空载线路两相先合闸时出现的稳态负序电容电流（）（4.12）式中，为计及负序电容电流暂态过程的可靠系数，取2.53；L为被保护线路的全长，以km计。为线路一侧投
41、入电源时，由于三相触头不同时合闸引起的负序电容电流每公里长度的稳态值。查表可知，线路电压为220kV 等级，此时二相先合闸时的充电电容电流值为0.127A/km。4.4 220KV输电线路距离保护的整定计算原则距离保护是以反映从故障点到保护安装处之间阻抗大小的，阻抗继电器为主要元件，动作时限具有阶梯特性的保护装置。当故障点至保护安装处之间的实际阻抗小于整定值时，故障点发生在保护范围之内，保护动作。配上方向元件及时间元件，即组成了具有阶梯特性的距离保护装置。当故障线路中的电流大于阻抗继电器的允许精工电流时，保护装置的动作性能与通过保护装置的故障电流大小无关。距离保护的整定计算 距离段的整定计算：
42、当被保护线路中无分支接线时，按保护范围不伸出线路末段整定（8085%保护线路的正序阻抗计算）。即。当线路变压器组，按保护范围不伸出变压器整定。即第段的动作时限为继电器本身的固有时限，通常取当线路末段变电站为两台及以上变压器并列运行且变压器均装设有差动保护时，可以按躲开线路末段或按躲开终端变电站其它母线故障来整定计算。即： ：并联阻抗 ：线路正序阻抗 距离段的整定计算1）按与相邻线路距离保护段整定值配合来整定。:相邻线路距离保护段动作阻抗。 =0.8 =0.80.85。:最小分支系数,取最小值。 2）躲过相邻变压器其它侧母线故障整定。 其中 =0.8-0.85 。=0.7。：变压器低压侧D母线故
43、障时最小分支系数,一般取=0.5(见下图)3）与相邻线路距离保护段整定值配合来整定。保护配合时间:按保证被保护范围末段短路时有足够的灵敏度整定。 :灵敏系数当L50Km时,1.5，当L50-200Km时，1.4，当L=200Km时，1.3。距离段灵敏度计算线路终端无相邻元件配合可不整定段，但考虑发展也可设段。 距离保护段的整定计算1）动作阻抗按躲过最小负荷阻抗整定。对全阻抗继电器: 对方向阻抗继电器:=0.7，: 返回系数，取1.151.25 :负荷自启动系数: 电网额定电压:灵敏角:负荷阻抗角2）段的灵敏度系数作近后备时：作远后备时：相邻线路末段短路时,实际可能的最大分支系数。保护的动作时限
44、为：取0.3-0.6秒。说明：本系统中有一条平行线BC,、段整定时间要考虑相继动作情况，精工电流校验及阻抗继电器二次动作阻抗和分接点选择。 五、自动重合闸5.1 自动重合闸的作用自动重合闸装置是将因故障跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置。对于瞬时性故障，可迅速恢复供电，从而能提高供电的可靠性。对于双侧电源的线路，可提高系统并列运行的稳定性，从而提高线路的输送容量。可以纠正由于断路器或继电保护误动作引起的误跳闸。综合重合闸是指当发生单相接地故障时采用单相重合闸方式，而当发生相间故障时，采用三相重合闸方式。5.2 自动重合闸的分类重合闸与继电保护的配合分为前加速保护和后加速保护。如下图所示，在保护3处采用前加速的方式，即当任一段线路上发生故障（如k1点），如不考虑选择性原则，保护3瞬时动作将QF3断开，并继之以重合。若重合成功，则系统恢复正常供电；若重合于